JPH09209033A - 着色用光輝焼鈍ステンレス鋼板及びその製造方法 - Google Patents
着色用光輝焼鈍ステンレス鋼板及びその製造方法Info
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Abstract
略しても、着色ムラを発生することなく、均一な色調の
着色皮膜を形成する光輝焼鈍ステンレス鋼板を得る。 【構成】 鋼板表面にあるC富化層の厚みを、表面全体
にわたって10Å以下に規制している。この表面状態
は、還元性雰囲気中で850℃から焼鈍温度まで40秒
以上の時間をかけてステンレス鋼を昇温し、1030℃
以上の焼鈍温度で光輝焼鈍することにより得られる。
Description
着色用光輝焼鈍ステンレス鋼板及びその製造方法に関す
る。
合ガス等の還元性雰囲気中で焼鈍され、光沢に優れ美麗
な外観をもっている。この優れた表面状態を活用し、化
学発色法による着色処理で装飾性を高め、内装材,外装
材等として広範な分野で使用されている。化学発色法に
よるステンレス鋼の着色では、ステンレス鋼をクロム酸
−硫酸混合溶液中に浸漬することによって、鋼表面に数
百〜数千Å厚みの酸化膜(以下、着色皮膜という)を形
成させている。着色皮膜は、ステンレス鋼をクロム酸−
硫酸混合溶液中に浸漬した際にステンレス鋼素地の一部
が溶け出す(酸化反応)と同時にクロム酸中の6価クロ
ムが還元されて3価クロムとなり、この3価クロムが酸
化物や水酸化物を形成することにより成長すると考えら
れている。
波長に光を反射させる着色皮膜として働く。そのため、
着色後の鋼材表面の色調は、着色皮膜の厚みや組成,着
色前における皮膜厚み,光沢度等の表面性状に応じて定
まる。このとき、着色前の表面皮膜の組成や膜厚が不均
一であると、素地の溶解速度が不均一になる。その結
果、均一な着色皮膜が形成されず、色調にバラツキが生
じる。着色後に均一な色調を得るためには、着色前素材
において皮膜,粗さ,光沢度等の表面性状を均一化させ
ることが要求される。着色前の表面性状を均一化するた
め、従来では電解処理,鏡面研磨処理等の前処理が採用
されていた。たとえば、特開昭59−28574号公報
では、着色前にステンレス鋼を陽極として硝酸水溶液中
で電解処理することにより、表面性状を均一化してい
る。
の前処理は、ステンレス鋼を均一な表面性状に調整する
ために必要であるが、そのために余分な工程が増え、生
産性を低下させると共に製品コストを上昇させる原因と
なる。また、電解処理では、鋼板表面全体にわたり均一
な電流密度で電解することは難しく、結果として新たに
着色ムラを発生させる虞れがある。また、連続ラインで
電解処理する際、鋼板表面にロール等から異物が付着
し、表面疵が発生し、歩留りが低下する。更には、使用
された廃液,配水等の処理も複雑になり、設備的な負担
も大きくなる。鏡面研磨では、鋼板表面に接触させた円
状のバフを回転させる方法が通常採用されている。しか
し、このバフ研磨工程で研磨ムラが発生すると、その研
磨ムラが着色ムラの原因となる。本発明は、このような
問題を解消すべく案出されたものであり、鋼板表面にあ
るC富化層の厚みを表面全体にわたって薄くすることに
より、電解処理,鏡面研磨等の前処理を必要とすること
なく、着色ムラの発生がない着色用光輝焼鈍ステンレス
鋼板を得ることを目的とする。
ステンレス鋼板は、その目的を達成するため、鋼板表面
にあるC富化層の厚みが表面全体にわたって10Å以下
に規制されていることを特徴とする。この表面状態は、
還元性雰囲気中で850℃から焼鈍温度まで40秒以上
の時間をかけてステンレス鋼を昇温し、1030℃以上
の焼鈍温度で光輝焼鈍することにより得られる。
延方向と平行に発生する帯状タイプのムラが着色後の色
調に最も大きな悪影響を及ぼす。この着色ムラは、図1
に示すように周辺部分に比較して白みや黒みが強くなっ
ており、肉眼で明瞭に観察される。本発明者等は、着色
ムラが発生した材料について着色前及び着色後の表面性
状を系統的に調査し、着色後における色調のバラツキと
対応する着色前表面のファクターを探索した。探索の結
果、着色前のC富化層の厚みが10Åを超えると、着色
後の色調に影響を及ぼし、C富化層が厚くなるほど着色
後の明度が低下することを知見した。また、着色前表面
に厚み10Å以下のC富化層と10Åを超えるC富化層
が混在すると、着色後の明度に大きなバラツキが生じ、
着色ムラが発生することを見い出した。
には、着色前表面におけるC富化層の厚みを10Å以下
に抑制し、或いは厚みが10Åを超えた場合にあっても
着色後にムラが発生しない色調のバラツキに収まるよう
にC富化層厚みのバラツキを抑制することが必要であ
る。本発明者等は、このような表面状態をもつ光輝焼鈍
材の製造方法を種々検討した。検討の過程で、着色前C
富化層が10Åを超えて厚くなる場合、着色後にムラが
発生しないレベルまでC富化層の厚みのバラツキを抑制
できないことが判明した。そして、焼鈍温度を1030
℃以上,850℃から焼鈍温度までの加熱時間を40秒
以上に設定して光輝焼鈍することにより、C富化層の厚
みが10Å以下に規制され、着色後にムラ発生がない光
輝焼鈍材が製造されることを見い出し、本発明を完成し
た。
は、汎用のオーステナイト系ステンレス鋼SUS304
を始めとして、各種のオーステナイト系ステンレス鋼及
び一般に使用されている各種フェライト系ステンレス鋼
等がある。ステンレス鋼板は、テンパーの発生や著しい
光沢の低下が生じないように還元性雰囲気で光輝焼鈍さ
れる。還元性雰囲気としては、たとえば水素−窒素混合
ガスが使用され、好ましくは水素濃度75体積%以上,
露点−40℃以下に調整される。この雰囲気下で焼鈍温
度を1030℃以上,850℃から焼鈍温度までの加熱
時間を40秒以上に設定して光輝焼鈍するとき、C富化
層の厚みが鋼板の全表面にわたって10Å以下になるこ
とを、以下に示すように多数の実験結果から見い出し
た。
を観察したところ、ミクロなピットが表面に多数存在し
ていた。このピットは、冷間圧延時に圧延オイルが圧延
ロールと材料との間に噛み込まれて発生するものと考え
られる。ピット部分と平坦部での表面分析をオージェ電
子分光法(AES)で行ったところ、ピット部分のC富
化層は、平坦部のC富化層に比較して厚いものであっ
た。この厚みの相違は、着色後のムラ発生原因になるも
のと推察される。すなわち、冷間圧延時に鋼板表面と反
応したCは、光輝焼鈍時に大部分が除去されるものの、
一部厚いままで残存する。その残存量が材料内でばらつ
き、着色後のムラ発生原因になる。この前提で種々の実
験を行った結果、光輝焼鈍条件を規制することが有効で
あることを把握した。
荷重,圧延速度等の条件を変更し、圧延条件がピットの
解消に及ぼす影響を調査した。しかし、ピットの解消に
有効な圧延条件は得られなかった。また、光輝焼鈍に先
立って通常オルソケイ酸ソーダ等を使用してステンレス
鋼板が脱脂されるので、この脱脂を強化することにより
C富化層を鋼板表面全体にわたって薄くすることを検討
した。しかし、脱脂液の種類,濃度,温度等を変更して
も、光輝焼鈍後のC富化層を薄くすることはできなかっ
た。更に、光輝焼鈍のヒートパターンを種々変更し、焼
鈍条件がC富化層の厚みに及ぼす影響を調査した。その
結果、焼鈍温度を1030℃以上に、850℃から焼鈍
温度までの加熱時間を40秒以上に設定して光輝焼鈍す
るとき、光輝焼鈍材表面にあるC富化層の厚みが10Å
以下に抑えられることを見い出した。焼鈍条件がC富化
層を薄くするのに有効である理由は、高温還元性雰囲気
中でステンレス鋼板を長時間保持することにより、光輝
焼鈍前に存在するC富化層が除去されることに由来する
ものと推察される。
響の調査) ステンレス鋼SUS304の光輝焼鈍材を、クロム酸7
0g/l及び硫酸700g/lの混酸溶液(温度105
℃)中で黒色に着色した。そして、着色ムラが発生した
材料と着色ムラの発生がない材料について、着色後の色
調のバラツキと対応する着色前のファクターとの関係を
調査した。その結果、着色後の色調と着色前C富化層の
厚みとの間に相関関係がみられ、着色前のC富化層の厚
みが大きくばらついているものほど着色ムラが強くなっ
ていることが判った。特に着色前のC富化層の厚みが1
0Åを超えるとき、着色後の色調に及ぼす着色前C富化
層の厚みバラツキの影響が顕著に現れた。なお、以後の
説明においては、着色後の色調を、明度指数L* で表し
た。
拠しミノルタ株式会社製の色差計CR−200を用いて
測定した。明度指数L* は、色の明るさを評価する指標
であり、L* が大きな値になるほど明度が高くなる。ま
た、L* が1.5を超えて異なるとき、着色後の材料表
面における明度の差が肉眼で観察される。着色前表面に
あるC富化層の厚みは、AESで測定した。表面から深
さ方向へのC濃度の分布を求めたところ、図2に示すよ
うに表面から大きな濃度勾配でCが低下し、ある深さか
らほぼ濃度が一定になっていた。そこで、本発明におい
ては、C濃度がほぼ一定となった深さまでの表面からの
厚みとしてC富化層の厚みを定義した。
の明度指数L* との関係を調査したところ、両者の間に
図3に示す関係が成立していた。着色ムラ発生材では、
白みが強く観察された部分はC富化層の厚みが10Å以
下であり、黒みが強く観察された部分はC富化層の厚み
が10Åを超えていた。また、C富化層が厚くなるほ
ど、明度が低下する傾向がみられた。このように着色ム
ラ発生材は、着色前に厚みが10Å以下のC富化層と厚
みが10Åを超えるC富化層が混在しており、且つその
厚みが大きくばらついていることから着色後に明度のバ
ラツキが大きくなり、白みが強い部分と黒みが強い部分
が発生し、着色ムラになっていることが判った。これに
対し、着色ムラの発生がない材料では、C富化層の厚み
が鋼板表面全体にわたって10Å以下に抑えられてお
り、着色後の明度のバラツキが少なくなっていた。この
結果から、光輝焼鈍された材料内においてC富化層の厚
みを10Å以下に薄く均一化することにより、明度指数
L* のバラツキが小さくなり、着色ムラの発生が抑制さ
れることが判明した。
みに及ぼす影響の調査) 板厚4.5mmのステンレス鋼板SUS304の熱延板
を焼鈍・酸洗した後、ベルト研磨し、リバース式のゼン
ジミア圧延機で冷間圧延した。次いで、60℃,2.5
%オルソケイ酸ソーダで脱脂処理を施し、焼鈍温度及び
850℃から焼鈍温度までの加熱時間を種々変更した条
件下で光輝焼鈍し、焼鈍温度及び加熱時間がC富化層の
厚みに及ぼす影響を調査した。光輝焼鈍後の材料を温度
105℃,クロム酸70g/l,硫酸700g/lの混
合水溶液に浸漬し、着色電位を5.5mVに設定し、黒
色に着色した。着色後の色調の測定及び着色前のC富化
層の厚みの測定には、実施例1と同様な方法を採用し
た。各材料内で明度指数L* のバラツキが1.5を超え
る場合には肉眼で着色ムラが観察されることから、この
明度指数L* 1.5を着色ムラ発生有無の基準値とし
た。着色前の光沢度,C富化層の厚みのバラツキと着色
後の色調のバラツキ及び着色ムラ発生の有無との関係に
及ぼす光輝焼鈍条件の影響を調査した。調査結果を示す
表1にみられるように、焼鈍温度を1050℃以上,8
50℃から焼鈍温度までの加熱時間を40秒以上に設定
して光輝焼鈍したものでは、C富化層が10Å以下に薄
くなっており、着色後の明度のバラツキが小さく、着色
ムラも発生していなかった。
光輝焼鈍ステンレス鋼板は、鋼板表面全体にわたってC
富化層の厚みを10Å以下に規制することにより、化学
発色で着色した後に着色ムラが発生することなく、均一
な色調をもつ着色皮膜を形成することができる。そのた
め、着色ムラ発生を防止するため従来採用されていた電
解処理,鏡面研磨処理等の前処理工程を省略することが
でき、歩留りの向上,コストの低減,省工程等が可能と
なる。
材料について、着色前表面のC富化層の厚みと着色後の
明度との関係を表したグラフ
Claims (2)
- 【請求項1】 鋼板表面にあるC富化層の厚みが表面全
体にわたって10Å以下に規制されている着色用光輝焼
鈍ステンレス鋼板。 - 【請求項2】 還元性雰囲気中で850℃から焼鈍温度
まで40秒以上の時間をかけてステンレス鋼を昇温し、
C富化層の厚みが表面全体にわたって10Å以下となる
ように、1030℃以上の焼鈍温度で光輝焼鈍する着色
用光輝焼鈍ステンレス鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04055796A JP3886557B2 (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 着色用光輝焼鈍ステンレス鋼板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04055796A JP3886557B2 (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 着色用光輝焼鈍ステンレス鋼板及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09209033A true JPH09209033A (ja) | 1997-08-12 |
JP3886557B2 JP3886557B2 (ja) | 2007-02-28 |
Family
ID=12583763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04055796A Expired - Fee Related JP3886557B2 (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 着色用光輝焼鈍ステンレス鋼板及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3886557B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100761903B1 (ko) * | 2006-05-01 | 2007-09-28 | 김영희 | 고내식성 컬러강재의 제조방법 |
JP2010229488A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Nisshin Steel Co Ltd | フェライト系ステンレス鋼研磨仕上げ材の製造方法 |
-
1996
- 1996-02-02 JP JP04055796A patent/JP3886557B2/ja not_active Expired - Fee Related
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KR100761903B1 (ko) * | 2006-05-01 | 2007-09-28 | 김영희 | 고내식성 컬러강재의 제조방법 |
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